[发明专利]集成有加热器的传感器

说明书

一种具有微机电系统(MEMS)传感器管芯的装置包括可变形膜、MEMS加热元件和衬底。所述MEMS加热元件和所述可变形膜集成于同一层且同一平面内。所述MEMS加热元件环绕所述可变形膜，且通过沟槽与所述可变形膜分离。所述MEMS加热元件用于产生热量，以加热所述可变形膜。所述衬底耦合于所述可变形膜上。

相关申请

本申请是一项非临时专利申请，要求获得2018年9月17日提交的申请号为62/732,325的美国临时专利申请的权益和优先权，其全部公开内容通过引用结合到本申请中。本申请是一项部分连续的非临时专利申请，要求获得2019年7月23日提交的申请号为16/520,228的美国申请的权益和优先权，其全部公开内容通过引用结合到本申请中。本申请也是一项部分连续的非临时专利申请，要求获得2019年4月8日提交的申请号为16/378,322的美国申请的权益和优先权，其全部公开内容通过引用结合到本申请中。

背景技术

许多电子设备在不同的条件下使用，并且会暴露在不同的外部环境中。例如，传感器可能会接触到水之类的外部环境，这除了可能造成传感器性能下降外，还可能会损坏敏感元件。然而，传感器对这些外部环境很敏感，例如膜上的水滴可能会造成偏移，从而导致性能下降。此外，电子设备可以在不同的温度条件下使用。但是，由于偏移温度系数(Temperature Coefficient of Offset，TCO)等温度相关的参数的影响，传感器安装到板上(例如焊接到印刷电路板(PCB)上)后性能会发生变化。现有技术已经进行了一些尝试来解决性能下降的问题，例如在安装传感器并因此被焊接在板上之前，使用校准算法来补偿温度效应。但是，在焊接传感器之前使用校准算法并不能解决或补偿焊接传感器后产生的温度系数的偏移。

发明内容

因此，有必要在传感器焊接到板上后对其进行校准，以解决温度系数的偏移。此外，当检测到液体时，有必要从传感器环境中处理和去除液体。

在一些实施例中，本申请提供一种具有微机电系统(MEMS)的传感器管芯的装置，其包括可变形膜、MEMS加热元件和衬底。MEMS加热元件与可变形膜集成于同一层且同一平面内。MEMS加热元件环绕可变形膜，并通过沟槽与可变形膜分离。MEMS加热元件用于产生热量，以加热可变形膜。衬底耦合于可变形膜上。

在一些实施例中，沟槽位于钝化层内。应当理解，沟槽内的材料选自氮化硅和硅氧化物构成的组。

在一些实施例中，该装置包括第二沟槽。沟槽设置在MEMS加热元件与可变形膜之间，第二沟槽设置在MEMS加热元件的外周边，用于将MEMS加热元件与外周层电隔离。应当理解，第二沟槽设置在外周层和MEMS加热元件之间。

在一些实施例中，可变形膜的外周设置于氧化层上。可变形膜、氧化层和衬底形成一空腔，衬底包括形成于衬底上表面的电极，所述衬底上表面面向空腔内的可变形膜。根据一些实施例，MEMS加热元件设置在氧化层上。

应当理解，在一些实施例中，MEMS加热元件用于在MEMS传感器管芯焊接到板上后，为校准产生热量，以响应偏移温度系数(TCO)。在另一个实施例中，MEMS加热元件用于产生热量，以响应检测到可变形膜上存在液体。

在一些实施例中，本申请提供一种包括MEMS传感器管芯的装置，其包括可变形膜、MEMS加热元件和衬底。MEMS加热元件与可变形膜集成于同一层且同一平面内。MEMS加热元件位于可变形膜的外周，用于产生热量，以加热可变形膜。衬底耦合于可变形膜上。应当理解，可变形膜可以由多晶硅/单晶硅层形成。

在一些实施例中，该装置还包括另一MEMS加热元件，另一MEMS加热元件与可变形膜位于同一层且同一平面内。MEMS加热元件与另一MEMS加热元件相互分离。另一MEMS加热元件位于可变形膜的外周，并用于产生热量，以加热可变形膜。

在一些实施例中，MEMS加热元件内具有间隙。MEMS加热元件环绕可变形膜，但不完全包围可变形膜。